본 연구에서는 제주 연안에 서식하는 갈조류 중 큰잎모자반의 항산화활성을 확인하기 위하여 큰잎모자반으로부터 효소적 가수분해를 이용하여 추출물을 제조한 후 이들로부터 활성산소종의 소거활성을 확인하였다. 여기서 효소적 가수분해를 이용하여 제조된 큰잎모자반의 효소적 추출물은 항산화활성이 우수하였으며, 효소적 추출물간의 유의적 차이는 없었다. 또한 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 항산화 활성이 우수하였으며, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast를 이용하여 제조된 효소적 추출물이 다소 우수한 항산화효과를 나타내었다. 이와 같은 결과는 여러 가지 효소들이 복합되어진 효소가 세포벽에 있는 섬유질이나 당단백질 혹은 알긴산 고분자물질 등을 분해시키는 작용을 유도하였기 때문이라고 사료된다. 따라서 수용성의 추출물은 유기용매 추출물의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 큰잎모자반 효소적 추출물의 생리활성물질은 식품을 포함한 다양한 분야에 응용시킬 수 있을 것으로 사료되며, 이상의 결과로 큰잎모자반은 잠재적인 기능성식품 소재로서의 가능이 충분하다고 판단된다.
본 연구에서는 제주 연안에 서식하는 갈조류 중 큰잎모자반의 항산화활성을 확인하기 위하여 큰잎모자반으로부터 효소적 가수분해를 이용하여 추출물을 제조한 후 이들로부터 활성산소종의 소거활성을 확인하였다. 여기서 효소적 가수분해를 이용하여 제조된 큰잎모자반의 효소적 추출물은 항산화활성이 우수하였으며, 효소적 추출물간의 유의적 차이는 없었다. 또한 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 항산화 활성이 우수하였으며, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast를 이용하여 제조된 효소적 추출물이 다소 우수한 항산화효과를 나타내었다. 이와 같은 결과는 여러 가지 효소들이 복합되어진 효소가 세포벽에 있는 섬유질이나 당단백질 혹은 알긴산 고분자물질 등을 분해시키는 작용을 유도하였기 때문이라고 사료된다. 따라서 수용성의 추출물은 유기용매 추출물의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 큰잎모자반 효소적 추출물의 생리활성물질은 식품을 포함한 다양한 분야에 응용시킬 수 있을 것으로 사료되며, 이상의 결과로 큰잎모자반은 잠재적인 기능성식품 소재로서의 가능이 충분하다고 판단된다.
In this study, Sargassum coreanum was enzymatically hydrolyzed to prepare water-soluble extracts by using five carbohydrates (Viscozyme, Celluclast, AMG, Termamyl and Ultraflo) and five proteases (Protamex, Kojizyme, Neutrase, Flavozyme and Alcalase) and their potential antioxidant activity were eva...
In this study, Sargassum coreanum was enzymatically hydrolyzed to prepare water-soluble extracts by using five carbohydrates (Viscozyme, Celluclast, AMG, Termamyl and Ultraflo) and five proteases (Protamex, Kojizyme, Neutrase, Flavozyme and Alcalase) and their potential antioxidant activity were evaluated. The Celluclast and Neutrase extracts of Sargassum coreanum exhibited better DPPH radical scavenging activities (92.42% and 92.78%, respectively) and hydrogen peroxide ($H_2O_2$) scavenging activities (58.28% and 57.97%, respectively) compared to those of other enzymatic extracts. These results suggest that Sargassum coreanum would be a good raw materials for antioxidant and enzymatic hydrolysis would be a good strategy to prepare antioxidant extracts from seaweeds.
In this study, Sargassum coreanum was enzymatically hydrolyzed to prepare water-soluble extracts by using five carbohydrates (Viscozyme, Celluclast, AMG, Termamyl and Ultraflo) and five proteases (Protamex, Kojizyme, Neutrase, Flavozyme and Alcalase) and their potential antioxidant activity were evaluated. The Celluclast and Neutrase extracts of Sargassum coreanum exhibited better DPPH radical scavenging activities (92.42% and 92.78%, respectively) and hydrogen peroxide ($H_2O_2$) scavenging activities (58.28% and 57.97%, respectively) compared to those of other enzymatic extracts. These results suggest that Sargassum coreanum would be a good raw materials for antioxidant and enzymatic hydrolysis would be a good strategy to prepare antioxidant extracts from seaweeds.
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문제 정의
본 연구에서는 제주 연안에 서식하는 갈조류 중 큰잎모자반의 항산화활성을 확인하기 위하여 큰잎모자반으로부터 효소적 가수분해를 이용하여 추출물을 제조한 후 이들로부터 활성산소종의 소거활성을 확인하였다. 여기서 효소적 가수분해를 이용하여 제조된 큰잎모자반의 효소적 추출물은 항산화활성이 우수하였으며, 효소적 추출물간의 유의적 차이는 없었다.
이에 본 연구에서는 수용성 추출물을 높은 수율로 얻을 수 있고, 독성 없이 친환경적인 추출방법인 당 분해효소와 단백질 분해효소를 이용하는 효소적 가수분해 방법을 이용하여 갈조류에 한 종류인 큰잎모자반으로부터 수용성 성분을 추출한 후 각 효소 추출물의 항산화 효과를 확인하고자 하였다.
제안 방법
각 추출물의 free radical 소거활성은 Blois(24)의 방법을 변형하여 측정하였다. 에탄올에 용해시킨 4×10−4 M DPPH 용액 2.
동결건조 후 곱게 간 큰잎모자반 1 g을 각각 100 mL의 증류수와 혼합한 후 100 μL의 단백질 분해효소와 당 분해효소를 첨가하였다.
이들은 phenol hydroxyl기를 가지기 때문에 단백질 및 기타 거대 분자들과 결합하는 성질을 가지며, 항산화효과 등의 생리활성기능도 가진다(27). 일반적으로 페놀성 화합물이 항산화작용을 하는 대표적인 물질로 보고되어 있어 큰잎모자반의 효소적 추출물에 함유된 페놀성 화합물의 함량을 측정하였다. 각 효소적 추출물의 페놀성 화합물 함량을 측정한 결과는 Table 3과 같다.
효소적 가수분해 반응물은 12시간 동안 최적의 조건에서 효소반응을 통해 추출한 후 각 추출물을 3,000×g에서 20분간 원심분리 하여 잔사를 제거한 상층액을 취한 후 여과하여 농도를 2 mg/mL로 조절한 후 실험 시료로 사용하였다.
큰잎모자반의 총 polyphenol 함량 측정은 Shetty 등(23)에 준하여 수행하였다. 각 추출물 1 mL에 95% 에탄올 용액 1 mL와 증류수 5 mL를 넣어 혼합한 후 50% FolinCiocalteu reagent(Sigma Chemical, St.
효소적 추출은 Heo 등(22)의 방법으로 Table 1의 조건에 따라 가수분해 하였다. 동결건조 후 곱게 간 큰잎모자반 1 g을 각각 100 mL의 증류수와 혼합한 후 100 μL의 단백질 분해효소와 당 분해효소를 첨가하였다.
성능/효과
1에 나타내었다. 각 효소적 추출물은 90% 전후의 우수한 소거활성을 보였으며, 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 92.78%, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast 추출물이 92.42%로서 가장 높은 소거활성을 보였다. 이러한 소거활성은 이전의 연구에서 보고된 상용되어지고 있는 항산화제(α-tocopherol, BHA 및 BHT)와 유사한 수준이거나 보다 높은 소거활성을 보여 우수한 항산화력을 가지고 있는 것으로 보인다(29).
모든 추출물에서 40% 이상의 비교적 높은 수율을 보였다. 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 47.91%, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast 추출물이 51.91%의 가장 높은 수율을 보였다. 이와 같은 결과로 보아 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast 추출물이 다른 효소 추출물보다 많은 생리활성물질이 포함되어 있을 것이라 사료된다.
3에 나타내었다. 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 59.51%, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast 추출물이 48.88%의 소거활성으로 가장 높은 소거활성을 보였다. Lee 등(39)은 해수 미세 조류를 이용한 효소적 추출물에서 우수한 metal chelating 활성을 보고한 바 있고, 이는 친수성 성분들에 의한다고 하였다.
여러 해조류들 중에 갈조류는 다당류를 비롯한 탄수화물 성분을 다량으로 함유하고 있다고 알려져 있는데, 본 실험에서 또한 가장 많은 함량을 차지하고 있는 것을 확인하였다. 또한 각종 미네랄 및 비타민들을 다량으로 함유하고 있어서 회분 함량도 12.77%를 나타내었고, 단백질의 함량이 14.4%를 차지하였으며, 수분이 약 4.3%, 지방의 함량이 약 1.33% 내외의 함량을 나타내었다.
여기서 효소적 가수분해를 이용하여 제조된 큰잎모자반의 효소적 추출물은 항산화활성이 우수하였으며, 효소적 추출물간의 유의적 차이는 없었다. 또한 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 항산화 활성이 우수하였으며, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast를 이용하여 제조된 효소적 추출물이 다소 우수한 항산화효과를 나타내었다. 이와 같은 결과는 여러 가지 효소들이 복합되어진 효소가 세포벽에 있는 섬유질이나 당단백질 혹은 알긴산 고분자물질 등을 분해시키는 작용을 유도하였기 때문이라고 사료된다.
각 효소적 추출물의 유효성분 즉, 수율은 Table 3에 나타내었다. 모든 추출물에서 40% 이상의 비교적 높은 수율을 보였다. 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 47.
2에 나타내었다. 모든 효소적 추출물에서 약 40～60%의 소거활성을 보였다. 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 57.
본 연구에서는 제주 연안에 서식하는 갈조류 중 큰잎모자반의 항산화활성을 확인하기 위하여 큰잎모자반으로부터 효소적 가수분해를 이용하여 추출물을 제조한 후 이들로부터 활성산소종의 소거활성을 확인하였다. 여기서 효소적 가수분해를 이용하여 제조된 큰잎모자반의 효소적 추출물은 항산화활성이 우수하였으며, 효소적 추출물간의 유의적 차이는 없었다. 또한 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 항산화 활성이 우수하였으며, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast를 이용하여 제조된 효소적 추출물이 다소 우수한 항산화효과를 나타내었다.
탄수화물의 함량이 전체의 약 67%를 차지하였다. 여러 해조류들 중에 갈조류는 다당류를 비롯한 탄수화물 성분을 다량으로 함유하고 있다고 알려져 있는데, 본 실험에서 또한 가장 많은 함량을 차지하고 있는 것을 확인하였다. 또한 각종 미네랄 및 비타민들을 다량으로 함유하고 있어서 회분 함량도 12.
91%의 가장 높은 수율을 보였다. 이와 같은 결과로 보아 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast 추출물이 다른 효소 추출물보다 많은 생리활성물질이 포함되어 있을 것이라 사료된다. Lee 등(2)의 연구에서도 추출수율이 높은 효소 추출물에서 가장 우수한 항산화활성이 나타났다고 보고되었다.
후속연구
이와 같은 결과는 여러 가지 효소들이 복합되어진 효소가 세포벽에 있는 섬유질이나 당단백질 혹은 알긴산 고분자물질 등을 분해시키는 작용을 유도하였기 때문이라고 사료된다. 따라서 수용성의 추출물은 유기용매 추출물의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 큰잎모자반 효소적 추출물의 생리활성물질은 식품을 포함한 다양한 분야에 응용시킬 수 있을 것으로 사료되며, 이상의 결과로 큰잎모자반은 잠재적인 기능성식품 소재로서의 가능이 충분하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
큰잎모자반으로부터 제조한 단백질 분해효소 추출물과 당 분해효소 추출물은 어떤 효과를 보였는가?
여기서 효소적 가수분해를 이용하여 제조된 큰잎모자반의 효소적 추출물은 항산화활성이 우수하였으며, 효소적 추출물간의 유의적 차이는 없었다. 또한 단백질 분해효소 추출물에서는 Neutrase 추출물이 항산화 활성이 우수하였으며, 당 분해효소 추출물에서는 Celluclast를 이용하여 제조된 효소적 추출물이 다소 우수한 항산화효과를 나타내었다. 이와 같은 결과는 여러 가지 효소들이 복합되어진 효소가 세포벽에 있는 섬유질이나 당단백질 혹은 알긴산 고분자물질 등을 분해시키는 작용을 유도하였기 때문이라고 사료된다.
ROS는 신체에서 어떤 문제를 일으키는가?
산소는 인체 내 소화 및 에너지 생성 등 여러 대사과정에 관여하고 생물의 생존에 가장 필수적인 물질이지만, 반응성이 매우 큰 활성산소로 전환되면 생체에 큰 영향을 미친다고 알려져 있다. 활성산소종(reactive oxygen species; ROS)의 종류로는 일반적으로 superoxide anion radical( ･O2-), hydroxyl radical( ･OH), hydrogen peroxide(H2O2), singlet oxygen(1O2) 등이 있고, 이들 ROS는 단백질, 불포화지방산 등과 결합하여 과산화지질을 생성하고, DNA나 RNA 등에 손상을 일으켜, 생체막의 손상, 면역능력의 약화와 함께 성인병 및 각종 질병과 노화 더 나아가서는 암을 유발시키게 된다(1-3). 이러한 활성산소종 생성의 생체 내적 요인으로는 세포 대사작용, 산화효소, 박테리아 작용이 있으며, 세포외적 요인으로는 오염된 공기, 대사율 증가, 흡연, 특정항생제, 자외선 등이 있고, 체내에서는 각종 항산화효소와 항산화물질로 이를 제어하고 있다(4).
갈조류는 어떤 생리활성물질을 함유하고 있는가?
그중에서도 갈조류는 xanthopophyll, pigment, fucoidan, phycocolloids, phlorotannins 그리고 fucoxanthin과 같은 다양한 생리활성물질을 함유한다고 알려져 있고(14), 이러한 생리활성물질은 많은 연구자들에 의해 항산화, 항응고, 항고혈압, 항균 그리고 항암 활성을 가진다는 것이 보고된 바 있다(12,15-18). 그러나 이러한 갈조류에 속하는 큰잎모자반에 대한 생리활성 효과에 대한 연구는 찾아보기 힘들고, 비 수용성 물질 추출, 낮은 수율, 고비용, 환경오염과 독성이 부각되고 있는 유기용매 추출법이 주를 이루고 있어 새로운 추출방법의 대안이 요구되어지고 있다.
참고문헌 (39)
Choi SH, Kim EK, Lee SJ, Jeon YJ, Moon SH, Lee CH, Jeon BT, Park IS, Park TK, Kim B, Park SH, Park PJ. 2008. ESR spectroscopy investigation of antioxidant activity and protective effect on hydroyl radical-induced DNA damage of enzymatic extracts from Picrorrhiza kurroa. J Food Biochem 32: 708-724.
Lee SH, Kim KN, Cha SH, Ahn GN, Jeon YJ. 2006. Comparison of antioxidant activities of enzymatic and methanolic extracts from Ecklonia cava stem and leave. J Korean Soc Food Sci Nutr 35: 1139-1145.
Kim HS, Kim GJ. 1998. Effects of the feeding Hizikia fusiforme (Harvey) Okamura on lipid composition of serum in dietary hyperlipidemic rats. J Korean Soc Food Sci Nutr 27: 718-723.
Kang HS, Chung HY, Kim JY, Son BW, Jung HA, Choi JS. 2004. Inhibitory phlorotannins from the edible brown alga Ecklonia stolonifera on total reactive oxygen species (ROS) generation. Arch Pharm Res 27: 194-198.
Fukuyama Y, Kodama M, Miura I, Kinzo Z, Kido M, Mori H, Nakayama Y, Takahashi M. 1989. Structure of an anti-plasmin inhibitor, eckol, isolated from the brown alga Ecklonia kurome Okamura and inhibitory activities of its derivatives on plasma plasmin inhibitors. Chem Pharm Bull37: 349-353.
Kang K, Park Y, Hwang HJ, Kim SH, Lee JG, Shin HC. 2003. Antioxidative properties of brown algae polyphenolics and their perspectives as chemopreventive agents against vascular risk factors. Arch Pharm Res 26: 286-293.
Lee JH, Kim ND, Choi JS, Kim YJ, Moon YH, Lim SY, Park KY. 1998. Inhibitory effects of the methanolic extract of an edible brown alga, Ecklonia stolonifera and its component, phloroglucinol on aflatoxin B1 mutagenicity in vitro (Ames test) and on benzo(a)pyrene or N-methyl N-nitrosourea clastogenicity in vivo (mouse micronucleus test). Nat Prod Sci 4: 105-114.
Nagayama K, Iwamura Y, Shibata T, Hirayama I, Nakamura T. 2002. Bactericidal activity of phlorotannins from the brown alga Ecklonia kurome. J Antimicrob Chemother 50: 889-893.
Ahn MJ, Yoon KD, Min SY, Lee JS, Kim JH, Kim TG, Kim SH, Kim NG, Huh H, Kim J. 2004. Inhibition of HIV-1 reverse transcriptase and protease by phlorotannins from the brown alga Ecklonia cava. Biol Pharm Bull 27: 544-547.
Halliwell B, Gutteridge JMC. 1999. Antioxidant defenses. In Free radicals in Biology and Medicine. 3rd ed. Oxford Science Publications, Oxford, UK. p 105-159.
Mayer AM, Hamann MT. 2004. Marine phrmacology in 2000: marine compounds with antibacterial, anticoagulant, antifungal, anti-inflammatory, antimalarial, antiplatelet, antiprotozoal, anti-tuberculosis, and antiviral activities; affecting the cardiovascular, immune and nervous systems and other miscellaneous mechanisms of action. Mar Biotechnol 6: 37-52.
Heo SJ, Kim JP, Jung WK, Lee NH, Kang HS, Jun EM, Park SH, Kang SM, Lee YJ, Park PJ, Jeon YJ. 2008. Identification of chemical structure and free radical scavenging activity of diphlorethohydroxycarmalol isolated from brown alga, Ishige okamurae. J Microbiol Biotechnol 18: 676-681.
Athukorala Y, Lee KW, Kim SK, Jeon YJ. 2007. Anticoagulant activity of marine green and brown algae collected from Jeju Island in Korea. Bioresour Technol 98: 1711-1716.
Heo SJ, Jeon YJ. 2005. Antioxidant effects of protecting effect against cell damage by enzymatic hydrolysates from marine algae. Food Ind Nutr 10: 31-41.
AOAC. 1990. Official Methods of Analysis. 16th ed. Association of Official Analytical Chemists, Virginia, USA.
Heo SJ, Lee KW, Song CB, Jeon YJ. 2003. Antioxidant activity of enzymatic extracts from brown seaweeds. Algae 18: 71-81.
Shetty K, Curtis OF, Levin RE, Witkowsky R, Ang V. 1995. Prevention of vitrification associated with the in vitro shoot culture of oregano (Origanum vulgare) by Pseudomonas spp. J Plant Physiol 147: 447-451.
Kim HJ, Jun BS, Kim SK, Cha JY, Cho YS. 2000. Polyphenolic compound content and antioxidative activities by extracts from seed, sprout and flower of safflower (Carthamus tinctiorius L.). J Korean Soc Food Sci Nutr 29: 1127-1132.
Yokozawa T, Chen CP, Dong E, Tanaka T, Nonaka GI, Nishioka I. 1988. Study on the inhibitory effect of tannins and fiavonoids against the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical. Biochem Pharm 56: 213-222.
Heo SJ, Park EJ, Lee KW, Jeon YJ. 2005 Antioxidant activities of enzymatic extracts from brown seaweeds. Bioresource Technol 96: 1613-1623.
Siriwardhana N, Jeon YJ, Kim SH, Ha JH, Heo SJ, Lee KW.2004. Enzymatic hydrolysis for effective extraction of antioxidative compounds from Hizikia fusiformis. Algae 19:59-68.
Heo SJ, Park PJ, Park EJ, Kim SK, Jeon YJ. 2005.Antioxidant activity of enzymatic extracts from a brown seaweed Ecklonia cava by electron spin resonance spectrometry and comet assay. Eur Food Res Technol 221:41-47.
Ahn CB, Jeon YJ, Kang S, Shin TS, Jung BM. 2004. Free radical scavenging activity of enzymatic extracts from a brown seaweed Scytosiphon lomentaria by electron spin resonance spectrometry. Food Res Int 37: 253-258.
Siriwardhana N, Lee KW, Kim SH, Ha JW, Jeon YJ. 2003. Antioxidant activity of Hizikia fusiformis on reactive oxygen species scavenging and lipid peroxidation inhibition. Food Sci Tech Int 9: 339-346.
Oki T, Masuda M, Furuta S, Nishibia Y, Terahara N, Suda I. 2002. Involvement of anthocyanins and other phenolic compounds in radical-scavenging activity of purplefleshed sweet potato cultivars. J Food Chem Toxicol 67: 1752-1756.
Park EJ, Kang MH. 2002. Application of the alkaline comet assay for detecting oxidative DNA damage in human biomonitoring. Kor J Nutr 35: 213-222.
Kim JG, Kang YM, Eum GS, Ko YM, Kim TY. 2003. Antioxidative activity and antimicrobial activity of extracts from medicinal plants (Akebia quinate Decaisn, Scirusfluviatilis A. Gray, Gardenia jasminoides for. grandiflora Makino). J Agric Life Sci 37: 69-75.
Halliweill B. 1991. Reactive oxygen species in living systems:source, biochemistry, and role in human disease. Ame J Med 91: 14-19.
Fridovich I. 1995. Superoxide radical and superoxide dismutases. Annu Rev Biochem 64: 97-112.
Lee SH, Karawita R, Affan A, Lee JB, Lee KW, Lee BJ, Kim DW, Jeon YJ. 2009. Potential of benthic diatoms Achnanthes longipes, Amphora coffeaeformis and Navicula sp. (Bacillariophyceae) as antioxidant sources. Algae 24:47-55.
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